基于Autoform的高強(qiáng)鋼前翼板支架沖壓工藝分析＊

張留偉，顧賽君，褚建忠，胡 烈，徐慧西

（1.臺州科技職業(yè)學(xué)院，浙江臺州 318000；2.浙江黃巖沖模有限公司，浙江臺州 318000）

1 引言

相對于其它新材料來講，高強(qiáng)度鋼具有成本低，普及率高等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的較好的性價比，這都使它成為汽車輕量化的優(yōu)選沖壓材料，其應(yīng)用范圍越來越普遍。由于高強(qiáng)度鋼有著強(qiáng)度高、延展性不好等性能，因此在沖壓作業(yè)中常常帶來起皺、破裂、回彈大等不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。這些沖壓缺陷若運(yùn)用傳統(tǒng)的試錯法、經(jīng)驗(yàn)法等方法去解決，效果往往很不理想。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和分析模擬軟件的不斷涌現(xiàn)，汽車覆蓋件的開發(fā)周期大大縮短，并能很好的解決了沖壓作業(yè)中帶來的起皺、破裂、回彈大等不良現(xiàn)象[1～4]。

利用Autoform有限元分析軟件可以大大提高沖壓模具設(shè)計(jì)的效率，可以有效減少工作部件在實(shí)際加工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，減少材料的不必要浪費(fèi)，節(jié)省費(fèi)用，降低成本。Autoform有效元軟件算法比較精準(zhǔn)，能運(yùn)用到各種復(fù)雜的工況下，使其能夠成為廣泛使用的工具。另外，在解決汽車覆蓋件的回彈問題上，此模擬仿真軟件表現(xiàn)卓越，可以有效減少前期的工藝設(shè)計(jì)方面的時間，提高企業(yè)效益[5～7]。

2 制件分析和工藝規(guī)劃

2.1 制件分析

前翼板支架分為左和右支架，為了節(jié)省成本，兩支架一起沖壓成形，左右前翼板支架如圖1所示，前翼板左支架總重量6.5kg，右支架總重量5.4kg，所使用的料片尺寸為左支架：920×1,425×1.5mm，右支架：2,050×1,425×1.5mm，料厚1.5mm，料片重量25kg，材料利用率大約為48%。由于左右支架不對稱，增加了拉伸工序的難度。

圖1 制件圖

2.2 工藝規(guī)劃

由于前翼板左右支架不對稱，故在拉伸成形工序中添加刺破，從而防止出現(xiàn)起皺或拉破現(xiàn)象的產(chǎn)生。綜合左右前翼板支架特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出以下6道工序：

OP10：DR+刺破（拉伸+刺破）。

OP30：TR+PI+CTR+CPI（修邊+沖孔+側(cè)修邊+側(cè)沖孔）。

OP40：FL+RST（翻邊+整形）。

OP50：PI+CPI（沖孔+側(cè)沖孔）。

OP60：PI+CPI+BUR+TR（沖孔+側(cè)沖孔+翻孔+修邊）。

圖2所示為OP10拉伸和刺破工藝模面示意圖。

圖2 拉伸和刺破工藝模面

本工序所用模具的上模座材質(zhì)為HT300，壓邊圈材質(zhì)為HT300和Cr12MoV，下模作材質(zhì)為HT300，凹模材質(zhì)為Cr12MoV，凸模材質(zhì)為球墨鑄鐵QT700L。所用沖壓機(jī)床為2,000t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為930mm，成形力為1,600t，壓邊力為230t，壓邊圈行程為275mm。

圖3所示為OP20：TR+PI+CTR+CPI（修邊+沖孔+側(cè)修邊+側(cè)沖孔）工藝模面示意圖。

圖3 修邊+沖孔+側(cè)修邊+側(cè)沖孔工藝模面

本工序所用模具的上、下模座材質(zhì)為HT300，壓料板材質(zhì)為HT300，修邊刀塊材質(zhì)為Cr12MoV。所用沖壓機(jī)床為1,000t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為700mm。

右美托咪定對重度燒傷患者外周血Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞數(shù)量的影響……………………… 張中軍，華海峰，鄒 俊，等（6·409）

圖4所示為OP30：TR+PI+CTR+CPI（修邊+沖孔+側(cè)修邊+側(cè)沖孔）工藝模面示意圖。

圖4 修邊+沖孔+側(cè)修邊+側(cè)沖孔工藝模面

本工序所用模具的上、下模座材質(zhì)為HT300，壓料板材質(zhì)為HT300，修邊刀塊材質(zhì)為Cr12MoV。所用沖壓機(jī)床為1,000t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為700mm。需要特別注意，此序相對于OP20工件要繞著Y軸旋轉(zhuǎn)5°。

圖5所示為OP40：FL+RST（翻邊+整形）工藝模面示意圖。

圖5 翻邊+整形工藝模面

本工序所用模具的上、下模座材質(zhì)為HT300，壓料板材質(zhì)為GM241，翻邊整形刀塊材質(zhì)為Cr12MoV。所用沖壓機(jī)床為650t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為700mm。需要特別注意，此序相對于OP30工件要繞著X軸旋轉(zhuǎn)3°。

圖6所示為OP50：PI+CPI（沖孔+側(cè)沖孔）工藝模面示意圖。

圖6 沖孔+側(cè)沖孔工藝模面

本工序所用模具的上、下模座材質(zhì)為HT300，修邊刀塊材質(zhì)為Cr12MoV。所用沖壓機(jī)床為650t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為700mm。

圖7所示為OP60：PI+CPI+BUR+TR（沖孔+側(cè)沖孔+翻孔+修邊）工藝模面示意圖。

圖7 沖孔+側(cè)沖孔+翻孔+修邊工藝模面

本工序所用模具的上、下模座材質(zhì)為HT300，修邊刀塊材質(zhì)為Cr12MoV。所用沖壓機(jī)床為650t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為700mm。

3 高強(qiáng)鋼前翼板支架模擬分析

3.1 成形性能分析

依據(jù)前述工藝規(guī)劃，運(yùn)用有限元分析軟件Autoform進(jìn)行仿真模擬，得出如圖8所示的板料成形過程。

圖8 板料成形過程a——重力狀態(tài) b——壓邊閉合狀態(tài)c——DR距下死點(diǎn)110mm d——距下死點(diǎn)40mm e——距下死點(diǎn)20mm f——距下死點(diǎn)10mm g——距下死點(diǎn)5mm h——距下死點(diǎn)3mm i——拉伸到底

從板料成形的整個過程可以看出，板料內(nèi)部成形中沒有出現(xiàn)明顯的起皺和破裂現(xiàn)象，只是在板料邊緣有起皺的隱患，由于最后這部分要修邊剪掉，所以影響不大。所設(shè)置的模擬分析參數(shù)也較合理，這也從側(cè)面說明前述工藝規(guī)劃是合理的。

3.2 高強(qiáng)鋼前翼板支架試生產(chǎn)

通過前面合理安排的工藝規(guī)劃和詳細(xì)的有限元仿真模擬分析，設(shè)計(jì)出OP10至OP60工序?qū)?yīng)的汽車覆蓋件模具，6副模具生產(chǎn)狀況良好。其中，圖9所示為OP10拉伸和刺破模具結(jié)構(gòu)圖，本工序所用模具的上模座材質(zhì)為HT300，壓邊圈材質(zhì)為HT300和Cr12MoV，下模座材質(zhì)為HT300，凹模材質(zhì)為Cr12MoV，凸模材質(zhì)為球墨鑄鐵QT700L。所用沖壓機(jī)床為2,000t，模具閉合高度為1,000mm，送料高度為930mm，成形力為1,600t，壓邊力為230t，壓邊圈行程為275mm。

圖9 拉伸模結(jié)構(gòu)

圖10所示為高強(qiáng)鋼前翼板支架拉伸后的成品件，在整個拉伸過程中成形良好，沒有出現(xiàn)起皺和開裂等不良現(xiàn)象，所得制件能滿足各項(xiàng)性能要求。

圖10 試生產(chǎn)高強(qiáng)鋼后地板

4 結(jié)語

（1）根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)出了6道工序來成形此工件的工藝方案。

（2）通過有限元仿真軟件Autoform R7模擬分析，得出前翼板支架的成形過程，并優(yōu)化了工藝參數(shù)。

（3）模具設(shè)計(jì)制造完成后，試模得出符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的制件，從側(cè)面驗(yàn)證了Autoform R7分析的正確性。